TD-LTE語音解決方案分析

王琦

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

TD-LTE語音解決方案分析

王琦

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

結(jié)合TD-LTE語音技術(shù)實現(xiàn)基本原理和工程實踐，簡要分析了TD-LTE的幾種語音解決方案，并對各種方案的優(yōu)化方法進(jìn)行了一定總結(jié)。

TD-LTE 語音 電路域回落 VoLTE 單一無線語音呼叫連續(xù)性 增強的單一無線語音呼叫連續(xù)性

1 引言

LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)）是由3GPP組織制定的UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，相比于3G技術(shù)，LTE網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值速率、小區(qū)邊緣速率、網(wǎng)絡(luò)時延、頻譜利用率和建設(shè)運營成本方面得到了很大的改善，能夠為用戶提供“永久在線”的高質(zhì)量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是LTE網(wǎng)絡(luò)的TDD版本，是由我國主導(dǎo)的4G主流技術(shù)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的正式商用標(biāo)志著4G時代的來臨。但是在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期，由于覆蓋和終端兼容等問題，導(dǎo)致通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)為用戶提供語音服務(wù)無法實現(xiàn)，大多數(shù)運營商都是先滿足用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，再根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況適時提供語音業(yè)務(wù)。因此TD-LTE語音解決方案就出現(xiàn)了很多過渡形式，并且由于終端和漫游等影響，各種語音解決方案將長期共存。如何分階段部署TD-LTE語音業(yè)務(wù)解決方案及做好相關(guān)方案的優(yōu)化，值得深入思考。

2 TD-LTE語音解決方案

2.1 TD-LTE語音的3個階段

TD-LTE語音業(yè)務(wù)的發(fā)展，不僅受限于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展情況，也受限于產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況。TD-LTE語音解決方案主要分為3個階段：

第一階段，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，并且IMS域網(wǎng)元改造未完成，此時在網(wǎng)絡(luò)側(cè)已經(jīng)能夠建立LTE智能管道，且終端已經(jīng)可以使用移動寬帶業(yè)務(wù)。這一階段主要的語音解決方案是SGLTE（單卡雙待）和CSFB（電路域回落）。

第二階段，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到一定規(guī)模，大范圍區(qū)域?qū)崿F(xiàn)連續(xù)覆蓋，IMS域網(wǎng)元改造工作已經(jīng)完成，VoLTE終端出現(xiàn)。此時用戶能夠真正享受VoLTE語音，在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足時實現(xiàn)PS域到CS域的語音切換。這一階階段主要的語音解決方案是VoLTE和SRVCC（eSRVCC）。

第三階段，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋達(dá)到很高水平，IMS域多媒體業(yè)務(wù)充分發(fā)展，并且伴隨著用戶向TD-LTE網(wǎng)絡(luò)遷移的現(xiàn)象，CS域業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐步減少，用戶基本都使用VoLTE實現(xiàn)語音通話，并且享受豐富的IMS域多媒體業(yè)務(wù)，極少切換回2G/3G網(wǎng)絡(luò)。這一階段主要的語音解決方案是VoLTE技術(shù)。

2.2 TD-LTE語音解決方案

在TD-LTE的幾種語音解決方案中，SGLTE和CSFB都可以認(rèn)為是過渡性解決方案，主要是解決TDLTE網(wǎng)絡(luò)在不具備VoLTE業(yè)務(wù)能力時的通話問題，VoLTE是TD-LTE語音的最終解決方案。下面對各種語音解決方案做簡要分析。

（1）SGLTE方案。SGLTE的語音解決方案如圖1所示，SGLTE是對網(wǎng)絡(luò)要求最低的語音解決方案，終端為單卡雙待多模終端，能夠同時駐留在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)，無需對網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行改造，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以同時使用，即打電話的同時能夠進(jìn)行高速下載，但最大的問題是雙待機對終端電池的挑戰(zhàn)。此時的語音通話仍是CS域的語音通話，語音體驗與2G/3G大體相當(dāng)。

（2）CSFB方案。CSFB語音解決方案如圖2所示，此種語音解決方案基于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的互操作，終端是支持CSFB方案的終端。此種方案終端會優(yōu)先駐留在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)尋呼，在CSMT（被叫）和CSMO（主叫）時回退到2G/3G網(wǎng)絡(luò)，并在結(jié)束通話后返回TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。CSFB方案相比于SGLTE方案，需要改造現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元，如升級VMSC（訪問移動交換中心）和增加SGs接口，并且需要通過SGs接口進(jìn)行MME和MSC的聯(lián)合操作，以實現(xiàn)聯(lián)合位置更新、尋呼和短信功能。由于回落過程涉及到TDLTE網(wǎng)絡(luò)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的互操作問題，因此在部署初期成功率不高，并且需要專項優(yōu)化來改善時延問題。

圖1 SGLTE語音解決方案

圖2 CSFB語音解決方案

（3）VoLTE和SRVCC（eSRVCC）方案。VoLTE和SRVCC（eSRVCC）方案如圖3所示，此種方案需要對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)一步改造，如增加Sv接口，IMS域需要具備一定的規(guī)模和能力，IMS域需要增加SCC AS，同時HLR和HSS等網(wǎng)元也要實現(xiàn)全網(wǎng)融合。終端在TDLTE覆蓋區(qū)域能夠發(fā)起高清語音等IMS域多媒體業(yè)務(wù)，在移動出TD-LTE覆蓋區(qū)域時，能夠由PS域切換回CS域以繼續(xù)語音通話。

圖3 VoLTE和SRVCC（eSRVCC）語音解決方案

在多種TD-LTE語音解決方案中，最受關(guān)注的就是CSFB方案和VoLTE+SRVCC（eSRVCC）方案，其中CSFB方案是現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)大規(guī)模部署的方案，VoLTE+SRVCC（eSRVCC）方案是現(xiàn)網(wǎng)正在開展功能測試的方案，也是業(yè)界公認(rèn)的TD-LTE較為理想的解決方案。

3 CSFB解決方案

CSFB方案的相關(guān)網(wǎng)元在圖2中已經(jīng)有介紹，CSFB的具體流程如圖4所示，此方案涉及2G/3G網(wǎng)元和TDLTE網(wǎng)元的互操作，在多個環(huán)節(jié)都可能引起回落失敗或回落時延較長的問題，影響用戶感知。目前CSFB方案主要有以下5種優(yōu)化思路：

（1）回落使用RRC Release（with SIBs）方案。通過TD-LTE的RRC Release消息，提前告知終端即將回落的2G/3G小區(qū)廣播信息，縮短終端回落后再讀取2G/3G廣播的時延。

（2）TA與LA統(tǒng)一規(guī)劃，一一映射。如果聯(lián)合位置更新時所處的LA與回落后實際的LA不同，將會引起進(jìn)一步的位置更新，增加時延，通過對TA與LA的統(tǒng)一規(guī)劃，避免TA跨LA的現(xiàn)象出現(xiàn)，減少回落時延。

（3）開啟MTRF（呼叫前轉(zhuǎn)）功能。如果終端回落的小區(qū)與聯(lián)合位置更新所駐留的小區(qū)屬于不同的MSC，會引起回落失敗。如果開啟原MSC的MTRF功能，原MSC不釋放呼叫并前轉(zhuǎn)給新的MSC，則呼叫仍然能夠建立成功。

圖4 CSFB流程

（4）開啟Fast Return功能。終端在2G/3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)束通話后，需要返回TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，此時終端先讀取2G/3G的廣播消息，并進(jìn)行位置更新，再返回TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。Fast Return功能通過2G/3G網(wǎng)絡(luò)的信道釋放消息，不進(jìn)行2G/3G網(wǎng)絡(luò)廣播消息的讀取，直接測量并返回TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

（5）對2G/3G小區(qū)開展有針對性的優(yōu)化工作，避免CSFB終端回落到質(zhì)量較差的小區(qū)，或者根據(jù)GSM900/1800的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和負(fù)荷情況，有針對性地配置回落鄰區(qū)，避免回落后業(yè)務(wù)體驗變差的情況出現(xiàn)。

CSFB 解決方案是現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)大規(guī)模部署的方案，并不會因為以后VoLTE方案的商用而停止應(yīng)用，CSFB和VoLTE之間不存在升級和替代關(guān)系，考慮到現(xiàn)網(wǎng)中有大量高端CSFB終端和網(wǎng)間漫游等問題，CSFB方案短期內(nèi)都將部署在網(wǎng)絡(luò)中并不斷被優(yōu)化。

因4G到2G的回落過程CSFB方案會額外增加約3s話音呼叫建立時延，優(yōu)化前后主要是改善呼叫建立的時延，可以由3s左右縮減為1s多，呼叫建立成功后，如在多個小區(qū)間移動產(chǎn)生的切換時延與2G網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)，取決于2G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的情況，一般從測量到切換執(zhí)行完畢大概3s，語音中斷時間一般不被用戶感知。

4 SRVCC和eSRVCC解決方案

VoLTE+SRVCC方案的相關(guān)網(wǎng)元在圖3中已經(jīng)有介紹，SRVCC是目前為止最為復(fù)雜的互操作問題，涉及到IMS域的改造升級、融合等問題，也涉及到2G/3G和TD-LTE多個網(wǎng)元，同時涉及到IMS域和CS域、PS域的轉(zhuǎn)換。但VoLTE能夠為用戶提供高清語音，并且通過IMS域的升級改造，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)能夠為用戶提供更豐富多彩的業(yè)務(wù)，因此VoLTE+SRVCC的應(yīng)用與推廣勢在必行。

SRVCC的流程如圖5所示，主要需要8個步驟來完成：（1）SRVCC終端通過EPC和IMS與另一IMS終端建立語音呼叫；（2）SRVCC終端即將離開LTE覆蓋區(qū)域，eNodeB通過測量觸發(fā)SRVCC切換；（3）MME通知CS域網(wǎng)絡(luò)為SRVCC用戶預(yù)留網(wǎng)絡(luò)及空口資源；（4）CS域進(jìn)行資源預(yù)留；（5）資源預(yù)留完成后，CS域通知MME；（6）MME下發(fā)Handover Command；（7）SRVCC終端切換到2G/3G無線網(wǎng)絡(luò)；（8）CS核心網(wǎng)發(fā)起遠(yuǎn)端媒體更新，通知對方終端新的媒體連接。由于切換流程比較復(fù)雜，SRVCC最短的語音中斷時長在800ms左右，最長可能超過1s。

圖5 SRVCC流程

基于SRVCC的切換時延問題，又提出了eSRVCC方案，eSRVCC方案主要是在IMS域增加了ATCF和ATGW網(wǎng)元，其中ATCF負(fù)責(zé)控制面，ATGW負(fù)責(zé)媒體面，在發(fā)生eSRVCC時通過ATCW和ATGW進(jìn)行錨定，相比于SRVCC方案改善了切換后主被叫鏈路都需要更新的問題，總體語音切換時延在300ms左右?？紤]到CSFB功能部署后能夠滿足TD-LTE用戶的基本語音需求和SRVCC的時延問題，預(yù)計現(xiàn)網(wǎng)會在CSFB方案基礎(chǔ)上直接部署eSRVCC方案以滿足用戶對VoLTE語音通話的需求。

5 結(jié)束語

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模正在不斷擴大，TD-LTE的語音方案也隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況、IMS域改造情況和終端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而逐步接近VoLTE。2014年12月，杭州成為中國移動首個具備VoLTE試商用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力的城市。據(jù)悉，這也是全球第一張基于大規(guī)模TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的VoLTE業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，具有國際性的示范意義。相信伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，TD-LTE能夠通過IMS域提供更加豐富多彩的業(yè)務(wù)，而不僅僅局限于VoLTE語音業(yè)務(wù)。

[1] 中興通訊股份有限公司. EPC語音解決方案[Z]. 2014.

[ 2] 中國移動通信集團(tuán)公司技術(shù)部. Voice over LTE（VoLTE）介紹[Z]. 2013.

[3] 童恩,邵建. VoLTE關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究[J]. 移動通信, 2014(17): 46-50.

[4] 3GPP. 3GPP TS 23.228 V12.5.0. IP Multimedia Subsystem (IMS) Stage 2[S]. 2014.

[5] 3GPP. 3GPP TS 23.216 V12.1.0. Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) Stage 2[S]. 2014.

[6] 付航. IMS體系研究與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)[J]. 移動通信, 2007(3): 73-76.

[7] 周峰,許正鋒,羅俊. VoLTE業(yè)務(wù)與技術(shù)實現(xiàn)方案的研究與分析[J]. 電信科學(xué), 2013(2): 31-35.

[8] 張長青. TD-LTE演進(jìn)型分組核心網(wǎng)技術(shù)分析[J]. 移動通信, 2013(8): 51-57.

[9] 馮傳奮,王少波,李愛嬌,等. IMS域引入QoS架構(gòu)探討[J].移動通信, 2010(24): 71-74.

[10] 顧明. LTE網(wǎng)絡(luò)中PCC架構(gòu)的應(yīng)用[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2010(11): 35-39.

[11] 陳群輝. VoLTE業(yè)務(wù)發(fā)展節(jié)奏的演進(jìn)與部署[J]. 華為技術(shù), 2011(56): 41-43. ★

Analysis on Voice Solution of TD-LTE

WANG Qi
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

Combined with implementation principle and engineering practice of TD-LTE voice technology, several TD-LTE voice solutions were briefl y analyzed in this paper. Corresponding optimization methods were summarized, which provides a useful reference.

TD-LTE voice CSFB VoLTE single radio voice call continuity (SRVCC) enhanced single radio voice call continuity (eSRVCC)

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.13.014

TN929.5

A

1006-1010(2015)13-0069-04

王琦. TD-LTE語音解決方案分析[J]. 移動通信, 2015,39(13): 69-72.

2014-12-23

責(zé)任編輯：劉文竹 liuwenzhu@mbcom.cn

王琦：工程師，碩士畢業(yè)于華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院，現(xiàn)任職于中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，主要從事移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化等相關(guān)研究工作。